Phân tích transcriptome các gen DEGs trong lá cây lúa non, dưới nghiệm thức khác nhau về nitrate đối với tính kháng bệnh bạc lá lúa

Nguồn: Xintong Liu, Shunquan Chen, Changjian Miao, Huijing Ye, Qingchao Li, Hongzhen Jiang, Jingguang Chen. 2024. Transcriptome analysis of differentially expressed genes in rice seedling leaves under different nitrate treatments on resistance to bacterial leaf blight. Front Plant Sci.; 2024 Jul 4: 15:1436912. doi: 10.3389/fpls.2024.1436912.

Nitrogen (N), là một trong những nguồn dưỡng chất chủ yếu trong cây lúa, không những là giới hạn năng suất lúa, mà còn tác động đấn tính kháng bệnh của cây thông qua mô phỏng hình thái học cây lúa, điều hòa đặc điểm sinh hóa, cũng như tăng cường các tiến trình biến dưỡng. bệnh bạc lá, một bệnh do vi khuẩn khá trầm trọng cho lúa bởi vi khuẩn Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo), làm suy giảm đáng kể năng suất và phẩm chất lúa. Những nghiên cứu trước đây chỉ ra rằng bón phân trung bình liều lượng “nitrate nitrogen” có thể cải tiến tính kháng bệnh. Tuy nhiên, sự lạm dụng quá mức đặt ra yêu cầu khẩn thiết phải nghiên cứu lộ trình truyền tín hiệu “nitrate nitrogen” liên quan đến tính kháng bệnh bạc lá lúa. Trong nghiên cứu này, người ta tiến hành phân tích “transcriptome sequencing” để xem xét các gen DEGs (differentially expressed genes: gen biểu hiện khác nhau) trong những nghiệm thức khác nhau về “nitrate” bón vào khi cây lúa nhiễm vi khuẩn bạc lá. Kết quả cho thấy bón vào “nitrate nitrogen” có ảnh hưởng đến tính kháng của cây lúa đối với bệnh bạc lá. Thông qua phổ biểu hiện transcriptomic của lá lúa dã được chủng vi khuẩn, với nhiều nghiệm thức bón nitrate nitrogen khác nhau, người ta đã phân lập được 4815 gen  DEGs theo bốn nhóm so sánh, với khác biệt đáng kể của mức độ biểu hiện DEG giữa nghiệm thức bón ít và bón nhiều nitrate nitrogen, với một vài thành viên của họ protein NPF. Người xác định được hệ thống điều tiết có tính chất phân tử mà trong hệ thống ấy nitrate nitrogen có góp phần vào tính kháng bệnh bạc lá. Kết quả cung cấp một cách nhìn mới về một cơ chế sinh học bao gồm sự kiện nitrate nitrogen làm cho hệ thống bảo vệ lan rộng hơn trong cây lúa.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39027672/

Phản ứng với áp lực mặn của loài cà hoang dại Solanum pimpinellifolium thông qua phương pháp đánh giá kiểu hình chất lượng tốt

Nguồn: Mitchell Morton, Gabriele Fiene, Hanin Ibrahim Ahmed, Elodie Rey, Michael Abrouk, Yoseline Angel, Kasper Johansen, Noha O. Saber, Yoann Malbeteau, Samir Al-Mashharawi, Matteo G. Ziliani, Bruno Aragon, Helena Oakey, Bettina Berger, Chris Brien, Simon G. Krattinger, Magdi A. A. Mousa, Matthew F. McCabe, Sónia Negrão, Mark Tester, Magdalena M. Julkowska. 2024. Deciphering salt stress responses in Solanum pimpinellifolium through high-throughput phenotyping. The Plant Journal; First published: 06 July 2024; https://doi.org/10.1111/tpj.16894

Đất mặn là ức chế do môi trường ảnh hưởng nhất định đến năng suất cây trồng trên toàn thế giới. Hiểu biết phản ứng của cây trồng với áp lực mặn vô cùng cần thiết để phát triển giống chống chịu.

Loài hoang dại có liên hệ gần với loài cây trồng, ví dụ cà chua hoang dại, Solanum pimpinellifolium, có thể đóng vai trò nguồn vật liệu di truyền rất hữu dụng để khai thác tính chống chịu của giống trồng trọt, cà chua S. lycopersicum. Theo nghiên cứu này, người ta tiến hành đánh giá kiểu hình “high-throughput” (có chất lượng tốt) trong nhà kính và trên đồng ruộng nhằm khai thác phản ứng với úc chế mặn của tập đoàn loài cà chua hoang dại S. pimpinellifolium rất đa dạng. Kết quả cho thấy có sự biến thiên rất lớn về kiểu hình phản ứng với stress mặn, với những tính trạng như tỷ lệ thoát hơi nước, khối lượng tổng chất khô của chồi thân, và tích tụ ion cho thấy những tương quan có ý nghĩa với đặc điểm của cây cà chua. Trong khi thoát hơi nước (transpiration) là một thuộc tính chủ yếu của biểu hiệu cây cà chua bên ngoài theo kết quả số liệu nhà kính, thì tổng chất khô chồi thân (shoot mass) tương quan chặt chẽ với năng suất trong điều kiện thí nghiệm ngoài đồng. Trái lại, tích tụ ion là yếu tố ít ảnh hưởng nhất trong thí nghiệm nhà kính. Thông qua GWAS, người ta xác định được gen ứng cử viên mà kết quả trước đây chưa có đối với stress mặn, cho thấy khả năng của phương pháp “high-throughput phenotyping” để phát hiện những khía cạnh mới của phản ứng cây trồng với stress. Kết quả nghiên cứu đóng góp vào kho tàng kiến thức về tính trạng chống chịu stress mặn của loài cà chua hoang dại S. pimpinellifolium và đặt nền tảng cho nhương trình nghiên cứu tương lai về cơ sở di truyền của những tính trạng như vậy, chuyển thông điệp quan trọng cho cải tiến giống chống chịu mặn của cà chua và cây trồng khác.

Xem https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.16894

Đa dạng di truyền và kiến trúc của loài cà chua hoang dại Solanum pimpinellifolium và loài cà chua trồng trọt S. lycopersicum.

(a) Kết quả phân tích PCA của 482 mẫu giống cà chua sử dụng chỉ thị SNPs (20 325 817 SNPs). Điểm chấm màu tím đại diện cho 151 mẫu cà chua S. lycopersicum var. cerasiforme, điểm xanh blue là mẫu của 30 S. lycopersicum, điểm màu hồng là 301 mẫu S. pimpinellifolium.

(b) Kiến trúc quần thể (K = 2 to 5) của 265 mẫu S. pimpinellifolium được dự đoán bằng sNMF. Mỗi “bar” đại diện cho một mẫu a và các “bars” này được lấp đầy bằng màu, biểu thị giá trị “likelihood of membership” đối với mỗi tổ tiên.

(c) Phân bố địa lý của tổ tiên loài S. pimpinellifolium có từ kết quả phân tích Snmf, K = 5. Màu biểu thị sự đóng góp tại chổ tối đa của tổ tiên. Chấm đen biểu trưng giá trị “coordinates” của mỗi một mẫu giống. Chỉ có những mẫu biết rõ “GBS coordinates” được hiển thị ở đây (n = 202).

Gen đích OsNCED3 điều khiển sinh tổng hợp ABA là một regulator tích cực trong tính kháng rầy nâu Nilaparvata lugens của cây lúa Oryza sativa

Nguồn: Jitong Li, Hao Liu, Xinyi Lv, Wenjuan Wang, Xinyan Liang, Lin Chen, Yiping Wang, Jinglan Liu. 2024. A key ABA biosynthetic gene OsNCED3 is a positive regulator in resistance to Nilaparvata lugens in Oryza sativa. Front Plant Sci.; 2024 Jun 26: 15:1359315. doi: 10.3389/fpls.2024.1359315.

Gen mã hóa 9-cis-epoxycarotenoid dioxygenase 3 (NCED3) có chức năng sinh tổng hợp abscisic acid (ABA), tăng trưởng và phát triển của cây, chống chịu với nhiệt độ bất thuận, chịu hạn và mặn. Theo nghiên cứu này, ba dòng lúa được sử dụng để khai thác chức năng của gen OsNCED3, đó là một dòng lúa biểu hiện mạnh mẽ OsNCED3 (OsNCED3-OE), một dòng lúa knockdown (osnced3-RNAi) và một dòng lúa nguyên thủy (WT: wild-type). Ba dòng lúa này được lây nhiễm rầy nâu (BPH; Nilaparvata lugens) và tiến hành xem xét những thay đổi về sinh lý học và sinh hóa, hàm lượng hormone, biểu hiện của gen đóng vai trò bảo vệ (defense gene expression). Kết quả cho thấy OsNCED3 tăng hoạt cơ chế bảo vệ cây lúa, dẫn đến làm tăng hoạt tính enzyme có chức năng bảo vệ như superoxide dismutase, peroxidase, và polyphenol oxidase. Biểu hiện mạnh mẽ của gen OsNCED3 làm giảm số rầy nâu và làm suy giảm đẻ trứng cũng như tỷ lệ trứng nở. Hơn nữa, biểu hiện mạnh mẽ của gen OsNCED3 làm tăng hàm lượng jasmonic acid, jasmonyl-isoleucine và ABA liên quan tới dòng lúa WT và dòng lúa osnced3-RNAi. Kết quả cho thấy OsNCED3 cải tiến được tính trạng chống chịu stress trong cây lúa và tích cực hỗ trợ vai trò của cả jasmonates và ABA, như những hợp chất bảo vệ cây trong mối tương tác giữa cây lúa và rầy nâu.

Xem https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38988632/

Di truyền tính trạng biến đổi màu lá đậu nành (Glycine max L.) trong tán lá: một kiểu hình mới

Nguồn: Hee Jin You, Hyun Jo, Ji-Min Kim, Sung-Taeg Kang, Ngoc Ha Luong, Yeong-Ho Kim & Sungwoo Lee. 2024. Exploration and genetic analyses of canopy leaf pigmentation changes in soybean (Glycine max L.): unveiling a novel phenotype.Theoretical and Applied genetics; August 13 2024; vol.137; article 202

Thay đổi màu của lá đậu nành nằm trong tán lá được báo cáo lần đầu tiên, và kết quả phân tích di truyền tiếp theo đó xác định được một QTL chủ lực có liên quan đến mức độ biến màu, đó là Glyma.06G202300. Gen này là ứng cử viên.

Màu không mong muốn là “reddish-purple” (tím đỏ) của lá ở trên tán cây được tìm thấy trong giai đoạn cuối của sinh dục trong giống đậu nành (Glycine max L.). Hai giống nhạy cảm nhất là ‘Uram’ và PI 96983, biểu hiện thay đổi khác thường của màu lá trong tán cây CLPC (canopy leaf pigmentation changes), trong khi giống đậu nành ‘Daepung’ thì không. Mục tiêu nghiên cứu: (i) định tính đặc điểm sinh lý của lá đổi màu dưới tán cây với là không đổi màu, (ii) đánh giá biến thiên kiểu hình trong quần thể con lai cận giao tái tổ hợp (RIL) (N = 169 RILs) điều kiện thí nghiệm trên đồng, và (iii) xác định các loci di truyền số lượng (QTL) đối với tính trạng CLPC thông qua phân tích liên kết gen trong quần thể con lai. So sánh lá chuyển màu và lá không đổi màu cho thấy hệ thống photosystem II khác biệt với F_v/F_m, phản xạ siêu phổ khác biệt, và đặc điểm tế bào cũng khác biệt, cho thấy thay đổi màu lá này là phản ứng với stres phi sinh học chưa xác định. A highly significant QTL was identified on chromosome 6, explaining ~ 62.8% of phenotypic variance. Trên cơ sở kết quả QTL, gen Glyma.06G202300 mã hóa flavonoid 3′-hydroxylase (F3′H) được xem như một gen ứng cử viên. Trong cả hai  giống Uram và PI 96983, có mất đoạn 1-bp được tìm thấy trong exon số 3 của Glyma.06G202300 điều này dẫn đến stop codon sớm hơn trong cả Uram và PI 96983; một protein có dạng “truncated” (cụt) F3′H thiếu những domains quan trọng. Bên cạnh đó, kết quả phân tích biểu hiện gen chưa tìm ra sự khác biệt có ý nghĩa giữa là không đổi màu và lá đổi màu. Đây là báo cáo khoa học đầu tiên về  hiện tượng mới và QTL chủ lực có liên quan. Kết quả cung cấp thông tin cho nhà di truyền học và nhà chọn giống kiến thức giá trị liên quan đến thay đổi sinh lý có thể ảnh hưởng đến sản lượng đậu nành. Nghiên cứu trong tương lai cần thiết để minh chứng vai trò của stress phi sinh học và làm rõ cơ chế sinh học phân tử.

Xem https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-024-04693-y

Thay đổi màu lá đậu nành trong tán cây. 

(a) Những thay đổi mới trong màu lá đậu nành trong tán cây được quan sát vào giữa tháng 8 (trái) và giữa tháng 9 (phải) năm 2019. 

(b) Thang điểm đánh giá kiểu hình với các mức độ thay đổi màu lá khác nhau trên cây của từng hàng. Điểm 1 - 9 chỉ ra không đổi màu đến đổi màu bất thường, theo thứ tự.